Application of optimization techniques for RFQ design

Optimization approach to the beam dynamics optimization in RFQ accelerators is considered. A statement of the optimization problem and its solving methods are described. As an example, an optimization of 47.2 MHz RFQ for the acceleration of heavy ions (A/Z=20) is discussed. From the start version up to the final one the BDO-RFQ and the LIDOS RFQ associated codes are used.Рассматривается оптимизационный подход к расчету параметров канала ПОКФ. Описываются постановка оптимизационной задачи и методика ее решения. Приводятся результаты реализации этой методики на примере оптимизации ускорителя RFQ тяжелых ионов (A/Z=20) на частоте 47,2 МГц. От первоначальной до финальной версии проекта ускорителя используются программные комплексы BDO-RFQ и LIDOS RFQ.Розглядається оптимізаційний підхід до розрахунку параметрів каналу ПОКФ. Описується постановка оптимізаційної задачі і методика її рішення. Приводяться результати реалізації цієї методики на прикладі оптимізації прискорювача RFQ важких іонів (A/Z=20) на частоті 47,2 МГц. Від первісної до фінальної версії проекту прискорювача використовуються програмні комплекси BDO-RFQ і LІDOS RFQ

Nuclear constants database for fuel isotope change estimation

Description of database and client program developed by the authors and designed to store, process and extract nuclear constants used in calculations of nuclear fuel isotope changes is presented. On the basis of the designed database, a comprehensive program was developed. The program allows calculating the change in nuclear concentration and activity of fuel isotopes during irradiation and exposure.Представлено опис розробленої авторами бази даних і клієнтської програми, призначених для зберігання, обробки та вилучення ядерних констант, використовуваних при розрахунках динаміки зміни ізотопного складу ядерного палива. На основі створеної бази даних була розроблена комплексна програма, що дозволяє розраховувати зміну ядерної концентрації і активності ізотопів паливної композиції в процесі опромінення і витримки.Представлено описание разработанной авторами базы данных и клиентской программы, предназначенных для хранения, обработки и извлечения ядерных констант, используемых при расчетах динамики изменения изотопного состава ядерного топлива. На основе созданной базы данных была разработана комплексная программа, позволяющая рассчитывать изменение ядерной концентрации и активности изотопов топливной композиции в процессе облучения и выдержки

Beam dynamics optimization in electrostatic field

The problem of optimization of charged particle beam dynamics in an axially symmetric electric field is considered. The complex potential is represented as a Cauchy integral of a function defined on the boundary of the region and considered as the control function. Using a complex representation allows to get the explicit form of the field strength inside the area dependency on the control function and obtain the necessary optimality conditions for the entered functional.Сучасні вимоги до прискорювальної техніки, до параметрів прискорючого пучка заряджених частинок вимагають і нових підходів до розрахунку прискорючих і фокусуючих структур на стадії проектування. У даній роботі розглядається задача оптимізації динаміки пучка заряджених частинок в аксіально- симетричному електричному полі. Комплексний потенціал представляється у вигляді інтеграла типу Коші від функції, заданої на межі області і розглядається в якості керуючої функції. Використання комплексного уявлення дозволяє отримати явний вигляд залежностей напруженості поля в середині області від керуючої функції і отримати необхідні умови оптимальності для введеного функціоналу.Современные требования к ускорительной технике, к параметрам ускоряемого пучка заряженных частиц требуют и новых подходов к расчету ускоряющих и фокусирующих структур на стадии проектирования. В данной работе рассматривается задача оптимизации динамики пучка заряженных частиц в аксиально- симметрическом электрическом поле. Комплексный потенциал представляется в виде интеграла типа Коши от функции, заданной на границе области и рассматриваемой в качестве управляющей функции. Использование комплексного представления позволяет получить явный вид зависимостей напряженности поля внутри области от управляющей функции и получить необходимые условия оптимальности для введенного функционала

Acceleration of different ion types in single RFQ structure

The possibility of different acceleration of hydrogen and deuterium ions in a single accelerating RFQ channel is considered. Effective capture of particles into acceleration in general case may be proved by optimization of the physical characteristics of injector and RFQ. Analysis of particles dynamics is illustrated by calculation’s results.Рассматривается возможность раздельного ускорения ионов водорода и дейтерия в одном ускоряющем тракте линейного ускорителя с ПОКФ. Эффективный захват частиц в ускоряющий режим в общем случае может быть обеспечен оптимизацией параметров инжектора и ускорителя. Анализ динамики частиц проиллюстрирован результатами вычислений.Розглядається можливість роздільного прискорення іонів водню і дейтерію в одному прискорювальному тракті лінійного прискорювача з ПОКФ. Ефективне захоплення частинок у прискорювальний режим у загальному випадку може бути забезпечено оптимізацією параметрів інжектора та прискорювача. Аналіз динаміки частинок проілюстровано результатами обчислень

Prematurity and early childhood infection of lower respiratory tract as risk factors of developing chronic obstructive bronchopulmonary pathology in adults

The aim of the investigation was to study the impact of prematurity and severe infections of lower respiratory tract suffered in early childhood on the occurrence of chronic bronchopulmonary pathology in young adults. Materials and methods. 25 men took part in the study: 16 adult patients born prematurely (n=10) or suffered infections of lower respiratory tract in early childhood (n=6), and 9 healthy volunteers as a control group. All patients filled in British Medical Research Council (mMRC scale) questionnaires of breathlessness rating, underwent spirometry with bronchodilatation test, 6-minute walk test with determination of blood oxygen saturation level, body plethysmography and examination of lung diffusion capacity. Results. Post-bronchodilator reversible obstruction of the peripheral airways (p<0.05), signs of static hyperinflation (p<0.05), and fibrous changes in the lung parenchyma (p<0.05) were revealed in all participants with bronchopulmonary pathology. Though no statistically significant differences in the influence of prematurity and infections of lower respiratory tract on the function of the respiratory system have been established, structural and functional alterations in the peripheral airways were more marked in the group of prematurely born patients. Statistically significant positive correlations (p<0.05) were revealed between gestation age and body mass at birth and parameters characterizing the function of the peripheral airways, as well as between the indices of static hyperinflation and the intensity of changes in the bronchi. Conclusion. The processes affecting the growth and development of the lungs, such as prematurity and severe infection of the lower respiratory tract suffered in early childhood, result in formation of structural and functional changes of the respiratory system, which promote the development of chronic obstructive pulmonary disease. © 2017, Nizhny Novgorod State Medical Academy. All rights reserved

Prematurity and early childhood infection of lower respiratory tract as risk factors of developing chronic obstructive bronchopulmonary pathology in adults

The aim of the investigation was to study the impact of prematurity and severe infections of lower respiratory tract suffered in early childhood on the occurrence of chronic bronchopulmonary pathology in young adults. Materials and methods. 25 men took part in the study: 16 adult patients born prematurely (n=10) or suffered infections of lower respiratory tract in early childhood (n=6), and 9 healthy volunteers as a control group. All patients filled in British Medical Research Council (mMRC scale) questionnaires of breathlessness rating, underwent spirometry with bronchodilatation test, 6-minute walk test with determination of blood oxygen saturation level, body plethysmography and examination of lung diffusion capacity. Results. Post-bronchodilator reversible obstruction of the peripheral airways (p<0.05), signs of static hyperinflation (p<0.05), and fibrous changes in the lung parenchyma (p<0.05) were revealed in all participants with bronchopulmonary pathology. Though no statistically significant differences in the influence of prematurity and infections of lower respiratory tract on the function of the respiratory system have been established, structural and functional alterations in the peripheral airways were more marked in the group of prematurely born patients. Statistically significant positive correlations (p<0.05) were revealed between gestation age and body mass at birth and parameters characterizing the function of the peripheral airways, as well as between the indices of static hyperinflation and the intensity of changes in the bronchi. Conclusion. The processes affecting the growth and development of the lungs, such as prematurity and severe infection of the lower respiratory tract suffered in early childhood, result in formation of structural and functional changes of the respiratory system, which promote the development of chronic obstructive pulmonary disease. © 2017, Nizhny Novgorod State Medical Academy. All rights reserved

Arterial hypertension in children with bronchopulmonary dysplasia

Premature children with bronchopulmonary dysplasia (BPD) are the most prone to system pressure regulation lesions in the neonatal period. Arterial hypertension (AH) is allocated as a complication of BPD in children, which confirms its importance as a comorbid condition. The article provides on the incidence, pathophysiology, diagnosis and treatment of AH in children with BPD. Basing on analyzed studies, authors identified risk factors for AH in children with BPD (duration of mechanical ventilation, need for home oxygen therapy, receiving methylxanthines, AH in mothers). The role of endothelial dysfunction in system pressure increasing was determined. In 37,9% of children (11 of 29) AH manifest at the age of 5 months. Treatment received 7 out of 29 children, average duration of treatment was 7,1 months. In patients who did not receive therapy, AH resolved by itself within the first 2 years of life. © 2016, Pediatria Ltd. All rights reserved

Arterial hypertension in children with bronchopulmonary dysplasia

Premature children with bronchopulmonary dysplasia (BPD) are the most prone to system pressure regulation lesions in the neonatal period. Arterial hypertension (AH) is allocated as a complication of BPD in children, which confirms its importance as a comorbid condition. The article provides on the incidence, pathophysiology, diagnosis and treatment of AH in children with BPD. Basing on analyzed studies, authors identified risk factors for AH in children with BPD (duration of mechanical ventilation, need for home oxygen therapy, receiving methylxanthines, AH in mothers). The role of endothelial dysfunction in system pressure increasing was determined. In 37,9% of children (11 of 29) AH manifest at the age of 5 months. Treatment received 7 out of 29 children, average duration of treatment was 7,1 months. In patients who did not receive therapy, AH resolved by itself within the first 2 years of life. © 2016, Pediatria Ltd. All rights reserved